Nafion树脂催化水解反应研究(3)
1.2 选题意义
当前市场对对硝基甲苯需求量很大，目前国内具有相当的邻硝基甲苯的生产能力，因此前景并不是非常广阔，一般把多余的邻硝基甲苯用于生产炸药，间硝基甲苯在国内的市场需求很小，一般作为邻，对硝基甲苯的副产物直接焚烧处理，处于环境考虑，可以经硝化后再进行焚烧，造成了很大资源方面的浪费，环境污染不言而喻，为了解决这个问题，国内已经研制出加氢技术来进行对甲苯胺的直接水解制备对甲苯酚，这不但可以为大量的副产物找到了出路，而且可以缓解国内市场对甲苯酚的需求量。
目前我们的对甲苯酚生产尚不具备很强的生产能力，这一类由于工艺落后，生产能力小，所以产品的数量和质量均不能满足国内需求的重要精细化工产品的要求，每年我国都需要进口对甲苯酚，文献尚未报道国内相关公司及厂家具有大规模的连续化生产的能力，因此，随着国内精细化工品的快速稳定发展，对甲苯酚拥有非常乐观的发展前景，市场前景十分广阔。
固体酸的酸性中心和均相酸的酸中心在本质上基本是一致的，而固体酸催化剂相对于均相酸具有高温稳定性好，便于化工连续操作，且腐蚀性小等特点，所以，研究固体酸催化具有实际的意义。
本实验通过对固体酸催化剂即Nafion树脂对甲苯胺水解可行性的研究，主要有以下几方面的意义：首先，在研究基础上完成毕业论文的撰写的同时，熟悉并掌握相关仪器的使用，为以后硕士乃至博士论文打下基础；其次，对水解的工艺条件进行优化，传统水解副产物多，不易控制，新工艺亟待解决；最后，研究Nafion树脂在高温水解条件下的稳定性，Nafion树脂是一种固体酸催化剂，从实际来看，稳定性是其使用价值的的决定因素之一。
1.3 研究内容、思路和目的
液体酸虽然具有强酸性，但是在反应中副反应较多影响产率，导同时分离麻烦，造成资源浪费，成本大大升高。而固体酸可克服上述缺陷，因此，从环境保护上看，固体酸催化剂取代液体酸催化剂已成必然，随着X液相，气质，核磁共振谱等测试技术的提高，对催化剂酸中心的结构与本质也有了初步的认识，固体酸催化剂得到了广泛地研究与应用。本实验通过研究Nafion树脂催化对甲苯胺水解，探讨固体酸催化该反应的可能性。
Nafion树脂作为固体酸催化剂特点是酸性中心单一，同时它是目前人们发现的固体最强酸，另一特点是在水溶液中可保持足够强的酸性，因此是含水体系中非常有效的催化剂。
全氟磺酸树脂耐热性好，化学稳定性好和机械强度高。一般是将带有磺酸基的全氟乙烯基醚单体与四氟乙烯进行共聚，得到全氟磺酸树脂。Nafion树脂分子中引入电负性最大的氟原子，从而产生强大的场效应和诱导效应，使其酸性剧增，也以为此使得全氟磺酸树脂具有液体酸不具备的一些优点。
突破传统的由对甲苯胺合成对甲苯酚的思路，旨在研究出一条更为环保节能，高效迅速的合成方法。
实验的总体过程为：
1. 研究对甲苯胺水解生成对甲苯酚的工艺，传统的有甲苯磺化碱熔法，对甲苯胺重氮水解法，本课题采用环保节能的一步直接水解法，采用固体超强酸催化剂Nafion树脂进行催化甲苯胺的水解；
2. 研究水解液的循环使用，反应过程中，将上一次水解液下一次继续使用，通过实验对比研究反应结果；
3. Nafion 树脂催化该水解反应，每隔10min～20min记录一次现象，稳定后每隔1h记录一次压力与温度；